專利名稱：模制集成電路的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地來說，涉及模制集成電路的方法。
背景技術(shù)：
模制是一種常用的保護集成電路器件免受外部環(huán)境損害的技術(shù)。在典型的模制工藝中，模塑料鋪開在要模制的器件上。模具用于限制和成形模塑料。然后，固化和凝固模塑料，隨后移動模具離開模塑料。當模制大型集成電路部件(諸如，晶圓)時，可以在模塑料中捕獲氣泡。這常常由模塑料的高粘性所致，模塑料未能流動至要模制的所有區(qū)域。當大氣壓變化時，由于氣泡的存在，模制封裝件中可以產(chǎn)生應(yīng)力。例如，在模制器件之后，需要在真空環(huán)境中實施一些工藝步驟。例如，這些工藝步驟包括化學汽相沉積(CVD)、物理汽相沉積(PVD)等。由于氣泡內(nèi)部和外部的壓差，氣泡導致了模制封裝件中的應(yīng)力。應(yīng)力可以導致薄晶圓破裂。此外，氣泡也可以導致模制封裝件中較高的翹曲程度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種方法，包括:在封裝部件上模制聚合物，其中，模制步驟包括:以第一溫度實施的第一模制階段；以及以不同于所述第一溫度的·第二溫度實施的第二模制階段。在該方法中，所述第一溫度低于所述聚合物的凝膠溫度，并且所述第二溫度高于所述聚合物的所述凝膠溫度。在該方法中，所述模制步驟進一步包括:將所述聚合物鋪開在所述封裝部件上；使用模具按壓所述聚合物以鋪開所述聚合物，其中，在從所述模具與所述聚合物接觸的第一時間點開始到所述聚合物被完全鋪開的第二時間點結(jié)束的時間周期內(nèi)，所述模具維持在所述第一溫度或者低于所述第一溫度；以及在所述聚合物被完全鋪開之后，將所述模具加熱到所述第二溫度。該方法進一步包括，在所述第二模制階段之后并且在沒有移動所述模具離開所述聚合物的情況下，冷卻所述聚合物。在該方法中，通過將冷卻劑引導至內(nèi)置在所述模具內(nèi)的管道中來實施冷卻所述聚合物的步驟。在該方法中，所述第二溫度比所述第一溫度高約2°C以上的溫度差。在該方法中，在所述第一模制階段期間，將第一電流傳導至模具中的加熱元件，所述模具用于加熱所述聚合物，并且在所述第二模制階段期間，將高于所述第一電流的第二電流傳導至所述加熱元件。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括:在封裝部件上模制聚合物，其中，所述聚合物具有凝膠溫度，并且模制步驟包括:以低于所述凝膠溫度的第一溫度實施第一模制步驟；以及在所述第一模制步驟之后，以高于所述凝膠溫度的第二溫度實施第二模制步驟。該方法進一步包括:將所述聚合物鋪開在所述封裝部件上；以及使用上模具按壓所述聚合物以鋪開所述聚合物，所述第一模制步驟從所述上模具與所述聚合物接觸的第一時間點處開始并且在不早于所述聚合物被完全鋪開的第二時間點的時間處結(jié)束，并且所述第二模制步驟在所述聚合物被完全鋪開之后開始。該方法進一步包括:在實施所述第二模制步驟之后并且在沒有移動所述上模具離開所述聚合物的情況下，冷卻所述聚合物。在該方法中，通過將冷卻劑引導至內(nèi)置在所述上模具內(nèi)的管道中來實施冷卻所述聚合物的步驟。在該方法中，所述第二溫度比所述第一溫度高約2°C以上的溫度差。在該方法中，在所述第一模制步驟期間，將第一電流傳導至上模具中的加熱元件，所述上模具用于保持并加熱所述聚合物，并且在所述第二模制步驟期間，將高于所述第一電流的第二電流傳導至所述加熱元件。該方法進一步包括:在所述第二溫度下移動用于實施模制步驟的模具離開所述聚合物。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括:使用模具在封裝部件上模制模塑料，其中，所述模具包括用于加熱所述模具的加熱元件，并且模制步驟包括:將所述模塑料鋪開在所述封裝部件上；將第一電流提供給所述加熱元件以將所述模具維持在第一溫度下；當所述模具處于所述第一溫度時，朝向所述模塑料按壓所述模具以在所述封裝部件上方鋪開所述模塑料；以及在按壓步驟之后，將高于所述第一電流的第二電流提供給所述加熱元件以將所述模具的溫度升高至第二溫度。在該方法中，所述模塑料具有凝膠溫度，并且所述第一溫度低于所述凝膠溫度，而所述第二溫度高于所述凝膠溫度。該方法進一步包括將所述模具的溫度調(diào)節(jié)到不同于所述第一溫度和所述第二溫度的第三溫度。在該方法中，所述第三溫度低于所述第一溫度和所述第二溫度，并且將所述模具的溫度調(diào)節(jié)到所述第三溫度的步驟包括向所述模具提供冷卻劑以冷卻所述模具。在該方法中，在所述模塑料被完全固化之后實施將所述模具的溫度調(diào)節(jié)到所述第三溫度的步驟。在該方法中，所述第三溫度高于所述第一溫度和所述第二溫度。


為了更好地理解實施例及其優(yōu)點 ，現(xiàn)在將結(jié)合附圖所進行的以下描述作為參考，其中:
圖1至圖3是根據(jù)一些示例性實施例模制封裝件的中間階段的橫截面圖；圖4示出了作為溫度的函數(shù)的模塑料的粘性和存儲模量(storage modulus);以及圖5至圖9示出了根據(jù)實施例的模制工藝的各種示例性的溫度曲線。
具體實施例方式以下詳細討論了本發(fā)明實施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實現(xiàn)的可應(yīng)用的創(chuàng)造性概念。所討論的具體實施例僅為說明性的，并且沒有限定本發(fā)明的范圍。根據(jù)各種示例性實施例提供了多溫度模制工藝。示出了模制工藝的中間階段。討論了實施例的變型例。在各個附圖和所有說明性實施例中，相同的參考標號用于指定相同的元件。圖1至圖3示出了根據(jù)一些示例性實施例模制封裝部件20的中間階段的橫截面圖。封裝部件20包括接合至封裝部件22的封裝部件26。在一些實施例中，封裝部件22是器件晶圓，其可以是具有形成在其中的集成電路的半導體晶圓。在可選實施例中，封裝部件22是中間晶圓，其不包括在其中的諸如電阻器的有源器件。當封裝部件22是中間晶圓時，該封裝部件可以包括或者可以不包括在其中的無源器件。在這些實施例中，中間晶圓可以包括電互連位于封裝部件22相對側(cè)上的導電部件的通孔(未示出)。在另一可選實施例中，封裝部件22是封裝襯底(諸如層壓襯底)。

封裝部件26可以是器件管芯、封裝件等。底部填充物24可以填充在封裝部件26和封裝部件22之間的間隙中。聚合物28鋪開在封裝部件22和/或26上。在一些實施例中，聚合物28鋪開在封裝部件20的中心部上方。聚合物28可以是模塑料、模制底部填充物、樹脂等。這時，聚合物28沒有固化。參考圖2，模具30用于封裝部件20上模制聚合物28。在一些實施例中，模具30包括上模具30A和下模具30B。在可選實施例中，可以使用上模具30A而不使用下模具30B實施模制。在所示的實施例中，封裝部件20放置在下模具30B上。聚合物28鋪開在封裝部件20上。然后，朝向聚合物28向下按壓上模具30A。因此，如圖3所示，聚合物28被壓擠到旁邊，并且鋪開在整個封裝部件20上方。在模制工藝過程中，模具30還用于保持并且成形聚合物28。聚合物28填充位于封裝部件26之間的間隙，并且可以進一步包括位于封裝部件26上方的部分。應(yīng)該理解，模具30可以具有各種形狀，并且具有鋪開聚合物28的各種方法。例如，在一些實施例中，首先，將封裝部件20放置在下模具30B上。然后，將上模具30A放置在下模具30B上。上模具30A和下模具30B限定了空間，其中，封裝部件22放置在該空間中。然后，聚合物28鋪開到通過上模具30A和下模具30B限定的空間中。再次參考圖2，模具30包括在其中的加熱元件32。加熱元件32被配置成將模具30加熱到期望溫度。加熱元件32進一步連接到供電單元33，該供電單元被配置成調(diào)節(jié)和供給適當電流，使得加熱元件32可以將模具加熱30到期望溫度。例如，加熱元件32可以包括線圈。此外，加熱元件32可以內(nèi)嵌在上模具30A和下模具30B的任一個或這兩者中。此外，如圖2和圖3所示，冷卻元件34也可以形成在模具30中。冷卻元件34被配置成將模具30冷卻到期望溫度。冷卻元件34進一步連接到冷卻裝置36，該冷卻裝置被配置成向冷卻元件34提供冷卻劑。例如，冷卻元件34可以包括蛇形管，該蛇形管連接到冷卻裝置36并且接收來自冷卻裝置36的冷卻劑。在一些實施例中，冷卻裝置36包括壓縮機，或者包括用于存儲冷卻劑的貯藏室。冷卻劑可以是油、水、可壓縮氣體等。此外，冷卻元件34可以內(nèi)嵌在或者附接至上模具30A和下模具30B中的任一個或或者這兩者。圖4示出了在圖2和圖3中示出的示例性聚合物28的粘性和存儲模量，其中，粘性和存儲模量被示出為溫度的函數(shù)。左側(cè)Y軸標識粘性，對應(yīng)于標記為40的點。右側(cè)Y軸標識存儲模量，對應(yīng)于標記為38的點。聚合物28具有凝膠溫度Tgp (又稱凝膠點)，凝膠溫度是在高于該凝膠溫度的情況下聚合物28的粘性隨著溫度升高顯著增加。然而，低于凝膠溫度Tgp的情況下，例如，粘性在室溫(約21°C)和凝膠溫度之間的溫度范圍內(nèi)保持基本上—致。此外，如圖4所示，當聚合物28的溫度等于或者低于凝膠溫度Tgp時，聚合物28的存儲模量(右側(cè)Y軸)可以較低。高于凝膠溫度Tgp的情況下，聚合物28的存儲模量隨著溫度的升高顯著增加，這意味著當聚合物28的溫度高于凝膠溫度Tgp時，聚合物28開始固化。因此，低于凝膠溫度Tgp的情況下，例如，當通過上模具30A(圖2)進行按壓時，能夠很容易地改變聚合物28的形狀。此外，由于當聚合物28的溫度低于或處于凝膠溫度Tgp時聚合物28的粘性較低,所以當聚合物28處于或低于凝膠溫度Tgp時聚合物28易于流動。相反，高于凝膠溫度Tgp的情況下，當聚合物28的溫度升高時,聚合物28的流動越來越困難。圖5示出了模具30和聚合物28的示例性溫度曲線，其中，溫度曲線對應(yīng)于將聚合物28(圖2和圖3)模制到封裝部件20上的過程中的模制階段。作為時間的函數(shù)示出了模具30和聚合物28的溫度。應(yīng)該理解，聚合物28的溫度與模具30的溫度略有不同。然而，差異沒有顯著到足以導致聚合物28的特性改變。此外，隨著一些浸透時間，可以進一步減小聚合物28和模具30之間的溫差。因此，在通篇描述中，假設(shè)聚合物28的溫度與模具30的溫度相同。 根據(jù)一些實施例，在時間點ΤΡ0，模具30和聚合物28的溫度處于低于凝膠溫度Tgp的Tl處。如圖2所示，時間點TPO可以是模具30 (例如，上模具30A)處于與聚合物接觸的狀態(tài)的時間點。然而，在該時間點處，聚合物28還沒有充分地鋪開在整個封裝部件22的上方。聚合物28的形狀也不是聚合物28要固化為的最終形狀。在從上模具30A與聚合物28接觸開始到正好完全鋪開聚合物28結(jié)束的時間周期期間，模具30的溫度Tl可以保持低于凝膠溫度Tgp。模具30的溫度在聚合物28完全鋪開之后的附加時間周期的時間段內(nèi)可以維持在溫度Tl。在一些示例性實施例中，溫度Tl在約25°C和約100°C之間。如圖5所示，為(Tgp-Tl)的溫度差Λ Tl可以大于約0.5°C，或者大于約1°C。例如，溫度Tl也可以在長于約30秒的時間段內(nèi)保持基本上一致。在是在聚合物28完全鋪開之后的時間點TP I處，模具30的溫度升高至高于凝膠溫度Tgp的溫度T2。在一些示例性實施例中，溫度T2在約100°C和約250°C之間。通過控制供電裝置33 (圖2和圖3)以將適當電流傳導至加熱元件32來實現(xiàn)模具30在溫度Tl和T2的維持以及模具30溫度的升高。因此，用于將模具30/聚合物28加熱到第二溫度T2的電流高于將模具30/聚合物28加熱到第一溫度Tl的電流。在加熱模具30的同時，冷卻裝置36(圖2和圖3)關(guān)斷冷卻劑至冷卻元件34的流動。在一些實施例中，如圖3所示，在上模具30A與封裝部件22或者下模具30B接觸之后，出現(xiàn)時間點TP1。時間點TPl也在聚合物28完全鋪開之后。在一些實施例中，在通過模具30成形聚合物28的整個時間周期期間，模具30的溫度可以保持低于凝膠溫度Tgp。因此，聚合物28也處于低于凝膠溫度Tgp的溫度處，因此聚合物28很容易流動，并且減小了在聚合物28內(nèi)部捕獲氣泡的機會。高于凝膠溫度Tgp的溫度T2高到足以固化聚合物28。根據(jù)一些實施例，為(T2-Tgp)的溫度差ΛΤ2大于約0.5°C，并且可以大于約1°C。此外，例如，為(T2-T1)的溫度差ΛΤ3可以大于約3°C，并且可以大于約5°C。在時間周期之后，并且在時間點TP2處，完成聚合物28的固化，聚合物28被凝固。然后，可以移動模具30離開封裝部件20和聚合物28(圖3)。在一些實施例中，在移動模具30離開聚合物28時，模具30仍然處于溫度T2處。圖6至圖9示出了根據(jù)可選實施例的聚合物28和/或模具30的溫度曲線。除非另有說明，否則這些實施例中的溫度可以類似于在圖5所示的實施例中通過相同參考數(shù)字指示的溫度。圖6示出了根據(jù)可選實施例的模具30(或聚合物28)的示例性溫度曲線。除了在時間點TP2處完成固化之后，實施冷卻工藝以冷卻模具30、聚合物28和封裝部件20 (圖3)之外，該模制工藝類似于圖5所示的模制工藝。在冷卻工藝過程中，例如，通過將來自冷卻裝置36的冷卻劑引導至冷卻元件34來冷卻模具30。同時，斷開用于加熱模具30的電流。例如，可以以約1 0°C /秒和約TC /秒之間的速度實施模具30和/或聚合物28的冷卻，但是可以使用不同的冷卻速度。移動模具30離開聚合物28的溫度T3可以在約20°C和約50°C之間。由于實施冷卻時，模具30是剛性的并且限定聚合物28和封裝部件20，模具30幫助吸收產(chǎn)生于聚合物28和封裝部件20中的應(yīng)力，該應(yīng)力部分由于聚合物28和封裝部件20之間的熱膨脹系數(shù)(CTE)的差異。圖7、圖8和圖9示出了根據(jù)可選的模制工藝的模具30和/或聚合物28的溫度曲線。在圖7中，增加了附加溫度階段T4，其中，溫度T4高于溫度T2。因此，在溫度階段T2處，可以部分固化聚合物28，而在溫度T4處，完全固化聚合物28。為(T4-T2)的溫度差Λ T3可以大于約I°C，并且可以進一步地大于約5°C。在圖8中，增加了附加溫度階段T5，以及溫度T5低于溫度Tl，并且低于凝膠溫度Tgp。溫度階段T5可以被分配在溫度階段Tl出現(xiàn)之前或者之后。為(T1-T5)的溫度差ΛΤ4可以大于約I°C，并且可以進一步地大于約5°C。在圖9中，溫度Tl (模具30開始與聚合物28接觸的時間)是低溫，例如，接近室溫。這些實施例中的溫度Tl也可以在約20°C和約50°C之間。在溫度Tl和T2之間，模具30和/或聚合物28的溫度連續(xù)并且逐漸升高。因此，溫度從溫度Tl升高到T2可以花費更長的時間，使得聚合物28的鋪開有足夠的時間(聚合物28在低于凝膠溫度Tgp期間)。在圖5至圖9的全部實施例中，溫度Tl至T5可以時間周期的時間段內(nèi)維持基本上一致，以允許聚合物28(圖2)流動，以及允許完成固化。在一些實施例中，例如，可以在約30秒和約120秒之間的時間周期的時間段內(nèi)保持基本上一致的溫度。應(yīng)該理解，多溫度模制可以用于各種模制方法，包括并且不限于，壓縮模制、轉(zhuǎn)移模制等。此外，多溫度模制可以用于包括管芯與晶圓接合、管芯與管芯接合的封裝部件。根據(jù)實施例，方法包括在封裝部件上模制聚合物。模制步驟包括在第一溫度處實施的第一模制階段，以及在不同于第一溫度的第二溫度實施的第二模制階段。根據(jù)其他實施例，方法包括在封裝部件上模制聚合物，其中，聚合物具有凝膠溫度。模制步驟包括在低于凝膠溫度的第一溫度處實施第一模制步驟。在第一模制步驟之后，在高于凝膠溫度的第二溫度處實施第二模制步驟。根據(jù)又一些實施例，方法包括使用模具在封裝部件上模制模塑料，其中，模具包括用于加熱模具的加熱元件。模制步驟包括將模塑料鋪開在封裝部件上，以及將第一電流提供給加熱元件以將模具維持在第一溫度處。當模具處于第一溫度時，朝向模塑料按壓模具以將模塑料鋪開在封裝部件上方。在按壓步驟之后，將高于第一電流的第二電流提供給加熱元件以將模具的溫度升高至第二溫度。

盡管已經(jīng)詳細地描述了實施例及其優(yōu)勢，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本實施例的主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變、替換和更改。而且，本申請的范圍并不僅限于本說明書中描述的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法和步驟的特定實施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，通過本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)果的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟根據(jù)本發(fā)明可以被使用。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該包括在這樣的工藝、機器、制造、材料組分、裝置、方法或步驟的范圍內(nèi)。此外，每條權(quán)利要求構(gòu)成單獨的實施例，并且多個權(quán)利要求和實施例的組合在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括: 在封裝部件上模制聚合物，其中，模制步驟包括: 以第一溫度實施的第一模制階段；以及 以不同于所述第一溫度的第二溫度實施的第二模制階段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一溫度低于所述聚合物的凝膠溫度，并且所述第二溫度高于所述聚合物的所述凝膠溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述模制步驟進一步包括: 將所述聚合物鋪開在所述封裝部件上； 使用模具按壓所述聚合物以鋪開所述聚合物，其中，在從所述模具與所述聚合物接觸的第一時間點開始到所述聚合物被完全鋪開的第二時間點結(jié)束的時間周期內(nèi)，所述模具維持在所述第一溫度或者低于所述第一溫度；以及 在所述聚合物被完全鋪開之后，將所述模具加熱到所述第二溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括，在所述第二模制階段之后并且在沒有移動所述模具離開所述聚合物的情況下，冷卻所述聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，通過將冷卻劑引導至內(nèi)置在所述模具內(nèi)的管道中來實施冷卻所述聚合物的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第二溫度比所述第一溫度高約2V以上的溫度差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述第一模制階段期間，將第一電流傳導至模具中的加熱元件，所述模具·用于加熱所述聚合物，并且在所述第二模制階段期間，將高于所述第一電流的第二電流傳導至所述加熱元件。
8.一種方法，包括: 在封裝部件上模制聚合物，其中，所述聚合物具有凝膠溫度，并且模制步驟包括: 以低于所述凝膠溫度的第一溫度實施第一模制步驟；以及 在所述第一模制步驟之后，以高于所述凝膠溫度的第二溫度實施第二模制步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括: 將所述聚合物鋪開在所述封裝部件上；以及 使用上模具按壓所述聚合物以鋪開所述聚合物，所述第一模制步驟從所述上模具與所述聚合物接觸的第一時間點處開始并且在不早于所述聚合物被完全鋪開的第二時間點的時間處結(jié)束，并且所述第二模制步驟在所述聚合物被完全鋪開之后開始。
10.一種方法，包括: 使用模具在封裝部件上模制模塑料，其中，所述模具包括用于加熱所述模具的加熱元件，并且模制步驟包括: 將所述模塑料鋪開在所述封裝部件上； 將第一電流提供給所述加熱元件以將所述模具維持在第一溫度下； 當所述模具處于所述第一溫度時，朝向所述模塑料按壓所述模具以在所述封裝部件上方鋪開所述模塑料；以及 在按壓步驟之后，將高于所述第一電流的第二電流提供給所述加熱元件以將所述模具的溫度升高至第二溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種方法，包括在封裝部件上模制聚合物。模制步驟包括在第一溫度處實施的第一模制階段，以及在不同于第一溫度的第二溫度處實施的第二模制階段。本發(fā)明還提供了模制集成電路的方法。
文檔編號B29C43/52GK103240833SQ201210326320
公開日2013年8月14日 申請日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者陳志壕, 劉獻文, 蔡宜霖, 洪瑞斌, 林俊成 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司